[发明专利]阶梯型盘式比例电磁铁

说明书

技术领域

本发明涉及一种盘式结构的比例电磁铁。

背景技术

比例电磁铁具有水平的位移—力特性，是一种具有比例控制特性的电—机械转换器件，广泛应用于各种比例控制系统中。发明专利CN200910097989公开了一种双锥形盘式比例电磁铁，采用双锥形盘式衔铁的结构，利用衔铁的锥角在通电时处于磁饱和状态的特点，实现了力的比例特性。但是衔铁锥角的尺寸作为影响电磁铁性能的敏感参数，工艺复杂，尺寸精度难以保证，同时衔铁锥角的磁饱和现象也限制了电磁铁输出力的进一步提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有比例特性好、输出力大的阶梯型盘式比例电磁铁。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种阶梯型盘式比例电磁铁，包括中空的导磁外壳体、内设空腔的导磁铁芯柱、控制线圈、衔铁和推杆；导磁铁芯柱套装在导磁外壳体的内腔中，在导磁铁芯柱与导磁外壳体所形成的环形空间内设置控制线圈，衔铁包括底部和与底部固定相连的环形侧壁，环形侧壁的端面为外围高中间低的台阶面，在环形侧壁的外表面设置与底部相齐平的外圈，环形侧壁位于导磁铁芯柱与导磁外壳体所形成的环形空间内；环形侧壁的外表面与导磁外壳体之间的间隙形成径向工作气隙Ⅰ，环形侧壁的内表面与导磁铁芯柱之间的间隙形成径向工作气隙Ⅱ，衔铁的外圈与导磁外壳体之间的间隙形成轴向工作气隙Ⅲ，衔铁的底部与导磁铁芯柱之间的间隙形成轴向工作气隙Ⅳ；推杆贯穿导磁铁芯柱和衔铁的底部，推杆与衔铁固定相连，推杆与导磁铁芯柱滑动相连；在导磁铁芯柱与导磁外壳体所形成的环形空间内还设置永磁体，永磁体位于环形侧壁和控制线圈之间。

作为本发明的阶梯型盘式比例电磁铁的改进：环形侧壁由外圈环形侧壁和内圈环形侧壁组成，外圈环形侧壁的外表面与导磁外壳体之间的间隙形成径向工作气隙Ⅰ，内圈环形侧壁的内表面与导磁铁芯柱之间的间隙形成径向工作气隙Ⅱ。

作为本发明的阶梯型盘式比例电磁铁的进一步改进：外圈环形侧壁轴向长度为L1，内圈环形侧壁的轴向长度为L2，L1＝L2+0.5～2.5mm；外圈环形侧壁的径向长度H1＞2mm，内圈环形侧壁的径向长度H2＞2mm。

作为本发明的阶梯型盘式比例电磁铁的进一步改进：永磁体为环状永磁体，其磁化方向为径向辐射向。

作为本发明的阶梯型盘式比例电磁铁的进一步改进：在底部与导磁铁芯柱之间的间隙内设置非导磁材料制成的限位片，限位片套装在推杆上。

作为本发明的阶梯型盘式比例电磁铁的进一步改进：滑动支撑部件与导磁铁芯柱固定相连，推杆在滑动支撑部件中滑动。

作为本发明的阶梯型盘式比例电磁铁的进一步改进：在导磁外壳体上设有与导磁外壳体的内腔相连通的导线孔。

作为本发明的阶梯型盘式比例电磁铁的进一步改进：导磁铁芯柱、导磁外壳体和衔铁均为导磁体，推杆由非导磁材料制成。

作为本发明的阶梯型盘式比例电磁铁的进一步改进：外圈环形侧壁轴向长度L1为5.5～8mm，内圈环形侧壁的轴向长度L2为5～5.5mm；且L1＝L2+0.5～2.5mm。

在本发明的阶梯型盘式比例电磁铁中，永磁体为环状永磁体，其由一块或多块永磁材料组成，其磁化方向为径向辐射向。

本发明的阶梯型盘式比例电磁铁与背景技术相比，具有以下有益效果：

1、采用阶梯型衔铁结构的比例电磁铁，有效地结合了传统螺管式比例电磁铁和盘式电磁铁的优点，提高了输出力，并具有良好的比例特性。

2、阶梯型盘式结构的衔铁，结构简单，工艺性能好，价格便宜。

3、控制线圈和永磁体产生的电磁力相互补偿，从而实现了比例特性。

4、当控制线圈不通电时，永磁体建立的极化磁通不经过工作气隙，因此避免了通常永磁体结构所固有的自锁力；

5、当控制线圈通电后，永磁体产生的极化磁通与控制线圈产生的控制磁通相叠加，增强了工作气隙的磁通。

本发明的阶梯型盘式比例电磁铁的静态特性曲线如图7所示，能够满足比例特性的输出要求。将本发明的阶梯型盘式比例电磁铁与发明专利CN200910097989的双锥形盘式比例电磁铁的结构和性能进行综合指标对比，表明本发明的阶梯型盘式比例电磁铁不仅具有良好的水平特性，而且输出力大。具体对比数据如表1所示：

表1

由表1得知：本发明的额定电磁输出力比双锥型盘式比例电磁铁增加了25％。

因此，本发明的阶梯型盘式比例电磁铁，可广泛应用于内燃机、小型或微型阀配油式单柱塞泵和比例阀。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。